Criticality Safety Calculations for Three Types of Final ... - Posiva

KOLMEN LOPPUSIJOITUSKAPSELITYYPIN KRIITTISYYSTURVALLISUUS-LASKUTTIIVISTELMÄSuomalaisilta ydinvoimalaitoksilta kertyvän käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituskapselienkriittisyysturvallisuutta on tutkittu Monte Carlo -tekniikkaan perustuvalla MCNP4Cohjelmalla.Tutkimuksessa on tarkasteltu kolmea kapselityyppiä, joiden perusratkaisut, kuten ulkohalkaisijaja materiaalit (valurauta ja kupari), ovat yhtenevät. Erot kapselien välillä aiheutuvatniihin sijoitettavaksi aiotun ydinpolttoaineen toisistaan poikkeavista geometrisista ominaisuuksista.Yhteen kapselivaihtoehtoon ladataan Loviisan ydinvoimalaitokselta kertyviäkuusikulmaisia VVER-440-nippuja ("VVER-kapseli"), toiseen Olkiluodon voimalaitoksenkahdella BWR-yksiköllä käytettyjä neliöllisiä nippuja ("BWR-kapseli") ja kolmanteentulevan Olkiluoto-3-yksikön isoja PWR-nippuja (EPR-kapseli).Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituskapselin on täytettävä normaalit kriittisyysturvallisuuskriteerit.Sen efektiivisen kasvutekijän tulee olla pienempi kuin 0,95 tehokkaimmissamahdollisissa moderointi- ja heijastinolosuhteissa. Laskentamenetelmiin liittyvä epävarmuusvoi edellyttää vieläkin pienempää kasvutekijän raja-arvoa. Tässä tutkimuksessa eiole kuitenkaan tehty mitään systemaattista epävarmuusanalyysiä.Aiemmassa tutkimuksessa on todettu, että VVER-kapseli täyttää kriittisyysturvallisuusvaatimukset,jos se täytetään tuoreilla VVER-440-polttoainenipuilla, joiden väkevöinti on4,2 % tai pienempi, ja jollei epävarmuuksien mahdollisesti edellyttämää alikriittisyysmarginaaliensuurentamista oteta huomioon. Vastaavasti BWR-kapseliin voidaan ladata 12tuoretta ATRIUM 10x10-9Q -tyyppistä nippua, joiden keskimääräinen väkevöinti on 3,8 %tai alempi, vaikka nipuissa ei olisi lainkaan palavaa absorbaattoria sisältäviä sauvoja.Nykyisille kapseliversioille tehdyt laskut vahvistavat aiemman tutkimuksen johtopäätökset.Suuret EPR-niput ovat kriittisyysturvallisuuden näkökulmasta ongelmallisia. EPR-kapseliei täytä asetettuja vaatimuksia, jollei nipun kokemaa palamaa oteta huomioon laskuissa.Avainsanat: Käytetyn polttoaineen loppusijoitus, loppusijoituskapseli, kriittisyysturvallisuus,burnup credit -periaate, MCNP4C